题目：面向可靠性的嵌入式软件故障传播建模与分析

软件可靠性定义为在规定的条件下和规定的时间内，软件不引起系统失效的概率，该概率是系统输入和系统使用的函数，也是软件中存在的错误的函数。嵌入式软件要求强实时、高安全、高可靠性。在传统的研究工作中，软件可靠性的分析和度量通常是在软件开发完成后再进行，这样得到的结果一般比较精确，但如果在此阶段才发现系统未满足可靠性需求，修改的代价将十分巨大。因此，在软件开发早期对系统的可靠性进行分析预测对于构造满足用户可靠性需求的软件具有重要的意义。软件可靠性与软件错误、故障及失效有明显的关系。本文研究如何在软件开发早期，及早发现设计模型中存在的故障，对系统的可靠性进行分析，并发现对系统可靠性影响最大的部分及各部分之间的相互影响，进而及早采取措施保证开发工作的顺利进行，减少嵌入式软件系统开发的代价。当前国内外对故障及故障传播的研究侧重于形式化的数学手段直接进行分析，缺少必要的手段在功能模型的基础上描述故障相关信息，同时也无法支持把故障模型和功能模型进行整体分析，因此无法有效自动识别故障的传播特性。本文研究嵌入式系统软件故障传播，提出一种支持早期设计阶段对故障及其传播机制进行描述的建模方法，通过对故障进行建模与分析，提供可靠性度量指标来指导软件可靠性设计。本文首先在UML/MARTE的基础上定义了故障及其传播模型的元模型；使用衍型机制扩展了UML元模型来表示故障相关的特有概念，选取了开源工具Papyrus进行建模；为了对模型进行自动化分析，基于建立的包含故障传播信息的设计模型来抽取相应的信息，从而可以自动的为相关的可靠性分析技术提供支持；最后对得到的分析模型利用现有的工具进行可靠性分析，给出可靠性指标。